Технология Ethernet: сетевая панацея

Захватив более 95% мирового рынка локальных сетей (LAN — Local Area Network), технология Ethernet в самых разных формах проявляется почти всюду. Разработку стан­ дарта Ethernet начал Боб Меткалф (Bob Metcalfe) из Массачусетсского технологического института в рамках своей кандидатской диссертации, но в настоящее время она описана во многих стандартах IEEE.

В первоначальной спецификации Ethernet была определена скорость передачи дан­ ных 3 Мбит/с (мегабит в секунду), но почти сразу же она выросла до 10 Мбит/с. Как только в 1994 году была закончена работа над стандартом, предусматривавшим скорость

100 Мбит/с, стало ясно, что технология Ethernet будет лишь эволюционировать, а не вы­ тесняться новой технологией. Это вызвало гонку технологий, в ходе которой произво­ дители старались создать все более быстродействующую версию Ethernet, и это сорев­ нование еще не закончено. Основные этапы эволюции различных стандартов Ethernet приведены в табл. 16.12.

Таблица 16.1. Эволюция Ethernet

Год Cкорость Название стандарта Номер IEEE Расстояние Средство передачи



1973 3 Мбит/с Xerox Ethernet - ? Коаксиальный кабель

1980 10 Мбит/с Ethernet 1 - 500 м Коаксиальный кабель RG-11

1982 10 Мбит/с DIX Ethernet (Ethernet II) - 500 м Коаксиальный кабель RG-11

1985 10 Мбит/с 10Base5 ("Thicknet") 802.3 500 м Коаксиальный кабель RG-11

1985 10 Мбит/с 10Base2 ("Thinnet") 802.3 180 м Коаксиальный кабель RG-58

1989 10 Мбит/с 10BaseT 802.3 100 м Медный кабель НВПа категории 3

1993 10 Мбит/с 10BaseF 802.3 2 км ММб оптоволокно 25 км ОМ оптоволокно

1994 100 Мбит/с 100BaseTX (“Fast 802.3u 100 м Медный кабель НВП категории 5 Ethernet”)

1994 100 Мбит/с 100BaseFX 802.3u 2 км ММ оптоволокно 20 км ОМ оптоволокно

1998 1 Гбит/с 1000BaseSX 802.3z 260 м ММ оптоволокно (62,5 мкм) 550 м ММ оптоволокно (50 мкм)

1998 1 Гбит/с 1000BaseLX 802.3z 440 м 550 м

3 км

ММ оптоволокно (62,5 мкм) ММ оптоволокно (50 мкм) ОМ оптоволокно

2 Мы не упомянули несколько стандартов, которым не удалось завоевать популярность, в част­ ности 100BaseT4 и 100BaseVG-AnyLAN.



Глава 16. Сетевые аппаратные средства 579

Год Скорость Название стандарта Номер IEEE Расстояние Средство передачи

Окончание табл. 16.1

1998 1 Гбит/с 1000BaseCX

802.3z 25 м Двухпроводный экранирован­ ный кабель

1999 1 Гбит/с 1000BaseT (“Gigabit Ethernet”)

802.3ab 100 м Медный кабель НВП категорий 5Е и 6

2002 10 Гбит/с 10Gbase-SR 10Gbase-LR 10Gbase-ER 10Gbase-ZR

802.3ae 300 м 10 км 802.3aq 40 км 80 км

ММ оптоволокно ОМ оптоволокно ОМ оптоволокно ОМ оптоволокно

2006 10 Гбит/с 10Gbase-T (“10 Gig”)

802.3an 100 м ВП категории 6а, 7, НВП катего­ рии 7а

2009 40 Гбит/с 40Gbase-CR4 40Gbase-SR4

P802.3ba 10 м Медный кабель НВП 100 м ММ оптоволокно

2012в 1 Тбит/с TBD

TBD TBD CWDM оптоволокно

2015в 10 Тбит/с TBD

TBD TBD DWDM оптоволокно

а НВП — Неэкранированная витая пара, ВП — витая пара. б ММ — многомодовое, ОМ — одномодовое.

в Промышленный проект.

Как работает Ethernet

Технологию Ethernet можно представить в виде великосветского раута, на котором гости (компьютеры) не перебивают друг друга, а ждут паузы в разговоре (отсутствия трафика в сетевом кабеле), чтобы заговорить. Если два гостя начинают говорить одно­ временно (т.е. возникает конфликт), оба они останавливаются, извиняются друг перед другом, ждут немного, а затем один из них начинает говорить снова.

В технической терминологии такая схема называется CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Смысл этого названия заключается в следующем:

• контроль несущей — можно определить, занят ли канал;

• множественный доступ — кто угодно может передавать сообщения;

• обнаружение конфликтов — передающая система “знает”, когда она “перебивает” кого-нибудь.

Фактическая задержка при обнаружении конфликтов является случайной. Это по­ зволяет избежать такого развития событий, при котором два компьютера одновремен­ но передают сообщения в сеть, обнаруживают коллизию, ждут некоторое время, а затем синхронно возобновляют передачу, переполняя, таким образом, сеть конфликтами.

В настоящее время важность соглашений CSMA/CD осознали даже приверженцы коммутаторов, которые обычно ограничивают количество узлов в домене, в котором происходят коллизии, до двух. (Если продолжить аналогию с великосветским раутом, можно описать этот вариант как ситуацию, в которой два собеседника, как в старом кино, чопорно сидят на противоположных концах длинного обеденного стола.)

580 Часть II. Работа в сети

Топология Ethernet

С точки зрения топологии, сеть Ethernet представляет собой разветвляющуюся шину, но без петель. У пакета есть только один путь следования между любыми двумя узлами, расположенными в одной сети. В сети Ethernet могут передаваться пакеты трех типов: однонаправленные, групповые и широковещательные. Пакеты первого типа адресованы одному узлу, второго — группе узлов, третьего — всем узлам сегмента.

Широковещательный домен — это совокупность узлов, которые принимают паке­ ты, направляемые по аппаратному широковещательному адресу. В каждом логическом сегменте сети Ethernet существует только один широковещательный домен. В ранних стандартах Ethernet и средствах передачи (например, 10Base5) понятия физического и логического сегментов были тождественными, поскольку все пакеты передавались по одному большому кабелю, в который втыкались сетевые интерфейсы компьютеров3.

С появлением современных коммутаторов логические сегменты стали включать в себя множество (десятки и даже сотни) физических сегментов, к которым подключе­ но всего два устройства: порт коммутатора и компьютер. Коммутаторы отвечают за до­ ставку групповых и однонаправленных пакетов в физический сегмент, где расположен нужный адресат (адресаты); широковещательные пакеты направляются во все сетевые порты логического сегмента.

Логический сегмент может состоять из физических сегментов, имеющих разную ско­ рость передачи данных (10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или 10 Гбит/с). Следовательно, коммутаторы должны иметь средства буферизации и синхронизации для предотвраще­ ния возможных конфликтов.

Поиск по сайту: